光纤色散分为哪三种（光纤色散的介绍）

　　（一）传输特性

　　1.损耗

　　光纤的损耗又称衰减，很大程度上决定光纤通信的中继距离。损耗用损耗常数a（λ）来表达，表示单位长度的某一波长光功率信号的衰减值，它的表达式为

　　式中 Pi——输入端输入光功率；

　　Po——输出端输出光功率；

　　L——传输长度。

　　光纤产生损耗的原因很多，其类型主要有固有损耗、外部损耗和应用损耗等，参见表1.5。

　　表1.5 光纤损耗类型及原因分析表

　　随着光纤制造技术的提高，损耗已达到或接近理论值，如单模光纤，在1.3μm波长上的损耗达到0.30dB/km；在1.55μm波长上的损耗达到0.18～0.19dB/km。并且通过在制造工艺上进一步采取措施，降低OH基含量，将改善光纤的波长特性，特别是在1385nm附近的能量吸收特性，为此，研发出了工作波长区大大拓宽的低水峰光纤，有利于多信道复用技术的进一步发展。如图1.13所示为光纤的损耗特性谱线。

　　图1.13 光纤的损耗特性谱线

　　2.光纤色散

　　光纤不仅受损耗的限制，光信号的传输还受到色散的制约，即光脉冲沿光纤传输，脉冲宽度将随着距离的增长而展宽，使得传输距离和传输速率受到限制。

　　光纤的色散可以分为三部分，即模式色散、材料色散与波导色散。

　　（1）模式色散是因为光在多模光纤中传输时会存在着许多种传模式，而每种传模式具有不同的传速度与相位，虽然在输入端输入光脉冲信号，但到达到接收端的时间却不同，于是产生了脉冲展宽现象。它是影响多模光纤带宽的主要因素。

　　（2）材料色散是随纤芯内的掺杂浓度不同而变化的，与波长有着十分密切的关系。

　　（3）波导色散即结构色散，是由于光纤的几何结构、纤芯尺寸、几何图形、相对折射率差等方面的原因引起的。

　　单模、多模光纤受色散的影响对比参见表1.6。

　　表1.6 单模、多模光纤受色散的影响对比表

　　但色散并非是影响通信的完全不利因素，在高速、大容量通信系统中，保持一定的色散是消除非线性效应（四波混频等）的必要条件。

　　（二）机械特性

　　光纤的机械特性直接关系着它的抗张强度和使用寿命。光纤的抗张强度，很大程度上反映了光纤的制造水平。国内用于工程的光纤一般都应大于400kg/mm2拉力。光纤强度要经过制造过程筛选实现优选劣汰。

　　1.影响光纤强度的主要因素

　　（1）预制棒的质量，主要是杂质或气泡的影响，尤其是气泡。

　　（2）拉丝塔炉的加温质量和环境污染。稳定均匀加温、环境清洁是关键。

　　（3）涂覆技术的影响。从拉丝塔炉制成的裸光纤，一般要在1～2s内进行涂覆处理，受固化炉的温度、均匀性影响。

　　（4）机械损伤。拉丝复绕、套塑工艺过程造成的机械损伤，造成机械性能下降。实验研究发现，环境湿度也会影响光纤的强度，如在环境湿度60%以下，湿度减小，强度会增加。

　　2.光纤断裂分析

　　存在气泡、杂质和表面有一定损伤的光纤，受到一定张力，在薄弱点就会因超过允许应力，将立即断裂，如图1.14所示。

　　图1.14 光纤断裂示意图

　　3.光纤寿命

　　光纤的使用寿命，受使用环境（如湿度、潮气、静态/动态疲劳）等的影响。光纤表面存在的微裂纹，决定了光纤寿命。长期的应力如果作用于裂纹处，到一定程度光纤即断裂。这一时间就是寿命。

　　了解光纤的机械特性，就要求施工过程中应注意以下几点

　　● 注意张力限制；

　　● 接续时应注意余长处理和光缆的弯曲半径，减少残余应力；

　　● 注意安装环境，减免高、低温影响和水、潮气的侵入。

　　（三）温度特性

　　光纤因温度变化产生微弯损耗是由于热胀冷缩所造成的。由物理学知道，构成光纤的二氧化硅（SiO2）的热膨胀系数很小，在温度降低时几乎不收缩。而光纤在成缆过程中必须经过涂覆和加上一些其他构件，涂覆材料及其他构件的膨胀系数较大，当温度降低时，收缩比较严重，所以当温度变化时，材料的膨胀系数较大，将使光纤产生微弯，尤其表现在低温区。光纤的附加损耗与温度之间的低温特性曲线，如图1.15所示。由图1.15中看出，随着温度的降低，光纤的附加损耗逐渐增加，当温度降至-55℃左右，附加损耗急剧增加。

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